[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于多級(jí)擴(kuò)展嵌套陣列的波達(dá)方向估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910864691.2
• 申請(qǐng)日: 2019-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110703185B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周延;劉冠豪;李艷艷;汪霖;姜博;陳曉璇;孟娜;劉成;張萬(wàn)緒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S3/10
• 分類(lèi)號(hào): G01S3/10;G01S3/14
• 代理公司: 西安嘉思特知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 尹曉雪

本發(fā)明屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多級(jí)擴(kuò)展嵌套陣列的波達(dá)方向估計(jì)方法，包括：獲取初始信號(hào)；根據(jù)所述初始信號(hào)得到移動(dòng)后信號(hào)；根據(jù)所述移動(dòng)后信號(hào)得到接收信號(hào)模型；根據(jù)所述接收信號(hào)模型得到信號(hào)的協(xié)方差矩陣。本發(fā)明將擴(kuò)展嵌套陣列推廣到多級(jí)擴(kuò)展嵌套陣列，在陣元數(shù)相同的情況下多級(jí)擴(kuò)展嵌套陣列的均勻自由度大于擴(kuò)展嵌套陣列的均勻自由度，進(jìn)而使得多級(jí)擴(kuò)展嵌套陣列在波達(dá)方向估計(jì)中能夠檢測(cè)到更多的信號(hào)源，估計(jì)性能更準(zhǔn)確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多級(jí)擴(kuò)展嵌套陣列的波達(dá)方向估計(jì)方法。

背景技術(shù)

波達(dá)方向(DOA)估計(jì)一直被認(rèn)為是雷達(dá)、聲納等領(lǐng)域陣列信號(hào)處理的一個(gè)重要課題。像MUSIC(Multiple Signal Classification，空間譜估計(jì)算法)和ESPRIT(estimationof signal parameters via rotational invariance technigues，二維旋轉(zhuǎn)不變子空間算法)這些傳統(tǒng)的DOA估計(jì)方法，可以通過(guò)包含N個(gè)陣列的均勻線列陣來(lái)求解最多N-1個(gè)不相干信源的信號(hào)到達(dá)角估計(jì)。對(duì)于DOA估計(jì)，高自由度總是令人滿(mǎn)意的，因?yàn)樗梢詸z測(cè)大量的信號(hào)源并在這種條件下實(shí)現(xiàn)出色的估計(jì)性能。然而，由于空間的限制和硬件花費(fèi)等各種原因，高的自由度往往是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

近年來(lái)，利用稀疏陣列來(lái)解決比陣元數(shù)更多信號(hào)源波達(dá)方向估計(jì)的方法已經(jīng)引起了相關(guān)研究者和從業(yè)者的廣泛關(guān)注，提出了如最小冗余陣列(MRA)、互質(zhì)陣列(CA)、嵌套陣列(NA)等各種稀疏陣列的模型。最小冗余陣列是為獲得最大可能的虛擬均勻線陣孔徑而設(shè)計(jì)的線性稀疏陣列，然而，最小冗余陣列中的陣元的位置只能被隱式表達(dá)，因此難以確定；互質(zhì)陣列由兩個(gè)具有互質(zhì)關(guān)系的均勻線列陣組成，能比單一的陣列解析更多的源，且易于設(shè)計(jì)，然而，互質(zhì)陣列的差分優(yōu)化陣并不是連續(xù)的；對(duì)于嵌套陣列，其對(duì)陣列自由度的提高程度較低。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于多級(jí)擴(kuò)展嵌套陣列的波達(dá)方向估計(jì)方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于多級(jí)擴(kuò)展嵌套陣列的波達(dá)方向估計(jì)方法，包括：

獲取初始信號(hào)；

根據(jù)所述初始信號(hào)得到移動(dòng)后信號(hào)；

根據(jù)所述移動(dòng)后信號(hào)得到接收信號(hào)模型；

根據(jù)所述接收信號(hào)模型得到信號(hào)的協(xié)方差矩陣。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，獲取初始信號(hào)，包括：

1a.建立一個(gè)由兩級(jí)嵌套陣列構(gòu)成的多級(jí)擴(kuò)展嵌套陣列；

其中嵌套陣列中N個(gè)陣元的位置可表示為：

其中，N₁為第一級(jí)嵌套陣列陣元數(shù)，N₂為第二級(jí)嵌套陣列陣元數(shù)；d_NA為陣列第一級(jí)陣元之間的距離，d_NA＝ɑd，a為整數(shù)，1≤ɑ≤2K+1，K為多級(jí)擴(kuò)展嵌套陣列的陣列擴(kuò)展次數(shù)，d為信號(hào)載波的半波長(zhǎng)，d＝λ/2；n₁和n₂為兩級(jí)嵌套陣列中不同陣元的編號(hào)；

1b.根據(jù)所述多級(jí)擴(kuò)展嵌套陣列得到Q個(gè)不相關(guān)的初始信號(hào)；在t時(shí)刻多級(jí)擴(kuò)展嵌套陣列得到Q個(gè)不相關(guān)的初始信號(hào)可表示為：